電動汽車動力總成
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-19
電動汽車動力總成的視頻教程
基于RecurDyn傳動系工具包對汽車動力總成進行NVH分析
基于RecurDyn傳動系工具包對汽車動力總成進行NVH分析 適用人群：齒輪傳動系統相關等研究人員，汽車領域相關工程師，對NVH感興趣的人員 基于RecurDyn傳動系工具包對汽車動力總成進行NVH分析（免費）【已結束】 直播時間：2023-07-13 19:30 直播大綱： NVH是噪音（Noise）、振動（Vibration）和聲振粗糙度（Harshness）三個英文單詞的首字母縮寫
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電動汽車動力總成的實例教程
電動汽車動力總成的主要優勢如下：
零排放：在減少污染和溫室氣體方面，BEV動力總成最顯著的優勢或許是：沒有因化石燃料燃燒而產生的尾氣排放；縮小了純電動汽車整個生命周期的碳足跡。
減少了噪聲污染：除沒有溫室氣體排放之外，純電動汽車動力總成產生的噪聲也更低，有助于營造更安靜的環境。
能效：純電動汽車動力總成比內燃機動力總成更節能，可將80%以上的存儲能量轉化為運動。此外，再生制動等特性還可實現能量再循環。
維護成本更低：電動汽車動力總成的活動部件更少，因此其維護成本更低；只要在理想條件下進行適當的維護，電池使用壽命就可長達12年。不過與所有其它電池一樣，汽車電池的容量會隨著時間的推移下降。
燃料成本更低：為純電動汽車供電的電力成本通常低于內燃機汽車的汽油或柴油成本。密歇根大學的一項研究顯示，在美國，汽油動力汽車的燃料成本是電動汽車用電成本的兩倍以上。
總體擁有成本（TCO）更低：雖然純電動汽車通常會有更高的前期購買成本，但燃料和維護的成本減少有助于降低總體擁有成本，從而降低在整個車輛使用壽命內的運行成本。
2、電動汽車動力總成的不足
電動汽車動力總成也有不足之處，包括：
成本：由于動力總成組件（主要是電池）的成本較高，因此目前電動汽車所需的前期投入比內燃機汽車高。
充電時間：電池充電所需時間通常在30分鐘到幾個小時之間，具體取決于充電站的充電容量，相比之下，將內燃機汽車油箱加滿油只需幾分鐘時間。
消費者行駛里程焦慮：目前，純電動汽車單次充電的續航里程有限。由于充電站沒有加油站那么普及，而且電池充電時間較長，因此消費者會對駕駛純電動汽車長途旅行感到焦慮。
展開 純電動汽車動力總成懸置支架主動端拓撲優化.pptx
對某純電動汽車動力總成懸置主動端進行拓撲優化，找出材料最優分布空間，為輕量化提供參考。
通過不同的優化控制條件進行不同程度的拓撲計算。
目標函數：最小應變能指數
約束條件：最小頻率500Hz、最大體積分數0.3
優化控制條件：最小尺寸（20mm，15mm，25mm）、最大尺寸（40mm，30mm，50mm）、最大應力（150Mpa）
拔模約束：Draw
捕獲.jpg
通過四個優化方案對比得出：方案四相對于方案一、方案二和方案三，質量減少，且應力明顯下降，較為推薦。 當前優化結果主要針對載荷傳遞路徑，實際結構應參考工程經驗及制造方案進行細節優化與設計。對于實際設計，可參考此種結構的拓撲構型，底部貫穿孔適當擴大，上部做出適當填補調整。
展開 動力總成是純電動汽車的動力來源,其振動與噪聲性能是影響汽車舒適性的關鍵因素。純電動汽車動力總成由電機及減速器組成。永磁同步電機因體積小、功率密度高等優點而廣泛應用于電動汽車。永磁同步電機電磁噪聲和減速器嘯叫噪聲是純電動汽車NVH(noise vibration and harshness)開發中的常見問題,優化上述2種噪聲是提高純電動汽車動力總成NVH性能的重要手段。
目前,國內外對減速器齒輪嘯叫噪聲和永磁同步電機電磁噪聲都有較多的研究。減速器嘯叫是由內部齒輪在嚙合傳動中所受的不平穩的激振力和嚙合過程的傳動誤差引起的一種中高頻噪聲,其優化多是通過對齒輪進行微觀修形,改善齒輪嚙合狀況。
永磁同步電機電磁噪聲的根源是電機內部氣隙中各諧波磁場產生的交變電磁力。電磁力有切向分量和徑向分量。徑向電磁力在引起電磁振動及噪聲方面起主要作用,它使定子鐵芯產生徑向振動,徑向振動產生的噪聲是電機電磁噪聲的主要成分。
永磁同步電機電磁噪聲的優化主要有2種途徑:① 改變電機機械結構;② 減少電樞電流的諧波含量。
本文以一臺某型號純電動汽車動力總成為研究對象,首先分析了動力總成減速器的階次噪聲;然后解析分析了動力總成驅動電機的徑向電磁力特性，并利用Maxwell軟件進行仿真,識別出電機可能產生的噪聲階次;最后提出了采用聲學包包裹降低動力總成噪聲的優化措施,并進行了試驗驗證。
1 動力總成噪聲來源分析
本文研究的動力總成如圖1所示。
展開 在基于NEDC 工況平均效率基本不變的情況下，電機成本下降約20%左右，為以后實際工作中的動力總成成本的優化設計提供了設計方法。
圖8 方案三電機效率MAP 圖分布
針對整車工況和參數要求，根據汽車理論知識，利用MATLAB程序，編制了一個流程化的小軟件（圖9），能夠快速計算整車工況的能耗分布和平均效率，指導我們進行動力總成的優化設計。
圖9 軟件運行界面
結論
本文基于整車參數要求和整車工況要求，結合汽車理論知識，提出了一種電動汽車動力總成匹配整車NEDC 工況效率最優的正向設計方法。通過匹配設計使得NEDC 工況下動力總成的平均效率提高了3%，通過對減速器速比的合理優化增大，使得動力總成的成本下降20%，且無需提高減速器、電機及電控等零部件的最高效率。
最后，基于這種方法編制設計軟件，該軟件可以針對不同整車及工況，快速獲得動力系統效率最優的組件參數。
展開 在基于NEDC 工況平均效率基本不變的情況下，電機成本下降約20%左右，為以后實際工作中的動力總成成本的優化設計提供了設計方法。
圖8 方案三電機效率MAP 圖分布
針對整車工況和參數要求，根據汽車理論知識，利用MATLAB程序，編制了一個流程化的小軟件（圖9），能夠快速計算整車工況的能耗分布和平均效率，指導我們進行動力總成的優化設計。
圖9 軟件運行界面
結論
本文基于整車參數要求和整車工況要求，結合汽車理論知識，提出了一種電動汽車動力總成匹配整車NEDC 工況效率最優的正向設計方法。通過匹配設計使得NEDC 工況下動力總成的平均效率提高了3%，通過對減速器速比的合理優化增大，使得動力總成的成本下降20%，且無需提高減速器、電機及電控等零部件的最高效率。
最后，基于這種方法編制設計軟件，該軟件可以針對不同整車及工況，快速獲得動力系統效率最優的組件參數。
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同時，基于該背景，最近的研究表明，因為具有較高的開關頻率、熱阻和擊穿電壓，SiC金屬氧化物場效應晶體管（MOSFET）對于電動汽車動力總成的發展至關重要。
這對于半導體技術解決方案的領先企業意法半導體（STMicroelectronics）而言，是一個好消息。ST率先推出了汽車級SiC MOSFET，并提供了STPOWER? SiC器件，該器件已經為目前上路行駛的500多萬輛乘用車提供動力。
但無論如何，保時捷有搭載電動動力總成的公路汽車，因此彼此溝通是有很意義的。
公路汽車和賽車工程師都擁有良好的技術經驗，既涉及非常相似的領域，也有很多截然不同的領域。例如，加速和效率是兩者共同的主題，但其他方面，如由于法律或賽車系列法規而造成的限制，則大相徑庭。
另一個區別，是開發速度。
本文原刊登于Ansys.com：《How Simulation Boosts Efficiency in EV Battery Manufacturing》
作者：Laura Carter | Ansys 高級市場傳播經理
編輯整理：陳桂杰 | Ansys主任應用工程師
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